電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法及裝置的製作方法

2023-09-12 07:36:25

專利名稱：電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及柴油機電控共軌系統用電磁閥診斷檢測方法及裝置， 特別是電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法及裝置。
背景技術：
共軌系統高壓供油泵用電磁闊屬於外開型電磁閥，通過改變供油 泵供油始點控制供油泵柱塞每衝程的供油量，從而達到控制系統共軌 壓力的目的。工作中供油泵電磁閥開關次數與發動機高壓供油泵轉速 成正比，因此，電磁閥需承受高頻脈衝電流及機械負荷的衝擊，而且 發動機工作時產生的振動對電磁閥性能也會有影響。同時，電磁閥也 是共軌噴射系統的關鍵部件，性能好壞直接影響共軌系統壓力控制及 穩定性，進而影響發動機性能。
現有的柴油機電控共軌噴射系統專利中，有很多關於電控噴油器
電磁閥診斷與判斷標準的專利，如中國專利CN1450452A公開了一 種電控柴油機用開關電磁閥磨合診斷方法及裝置，該方法針對噴油器 高速強力電磁閥提出了診斷判斷方法及裝置，根據特定時間內的電流 值判斷電磁閥是否滿足性能要求，但該方法所涉及的電磁閥電流波形 特徵不明顯，且無法從電流波形上判斷電磁閥的動作情況。此外，日 本專利JP11013519也公開了一種噴油器驅動控制及驅動裝置的診 斷方法，該方法採用電磁閥在規定時間內的電流值判斷電磁閥是否滿 足噴油器的性能要求，同時該專利還增加了診斷電路，從而可對驅動 裝置自身進行故障判斷；但該方法也是針對噴油器電磁閥進行分析， 而噴油器電磁閥的驅動電流波形特徵點不明顯，且從波形上同樣無法 判斷電磁閥運動情況，所以這些診斷方法並不適用於電控共軌供油泵 用電磁閥的診斷與檢測。
因為高壓供油泵電磁閥是共軌系統的核心部件，直接影響共軌燃 油系統的可靠性及性能，為及時發現生產過程中產生的不合格產品， 需要一種能對電控共軌供油泵用電磁閥進行診斷檢測的方法及裝置。 使用時只需要把電磁閥總成安裝在檢測裝置上，通過數據採集分析系 統可直接判斷分析性能，並利用電流波形擬合曲線的特徵點分析電磁 閥開啟與關閉延遲的運動情況，能大大提高檢測工作效率和產品性能的一致性，從而進一步提高柴油機共軌系統的性能和可靠性。

發明內容
本發明的目的和任務是提供一種電控共軌供油泵用電磁閥診斷 檢測方法及裝置，檢測前先通過監控程序輸入經試驗預先設定的控制 參數，包括控制驅動脈寬，電磁閥驅動電流波形曲線關鍵點電流的上、 下限值，電控單元接收命令後驅動電磁閥，其特徵是
(1) 實時檢測電磁閥驅動時的電流波形並進行曲線擬合，分析 擬合曲線特徵點數值，判斷電磁閥的特性；
(2) 通過上述電流波形的檢測和曲線擬合，測出電磁閥開啟與 關閉延遲的運動情況；
(3) 通過上述電流波形的檢測和曲線擬合，分析電磁閥是否存 在卡死或斷路故障。
本發明所述電磁閥診斷檢測裝置具有自診斷功能，在電磁閥驅動
及診斷電路中，電磁閥利用MOS管的開關實現驅動，並設計有吸收
二極體，用於吸收電磁閥驅動結束時電感的反向電動勢，通過二極體 向電源充電，回收電能。
與現有技術相比，本發明的有益效果和優點是實施本發明時不 需要使用噴油泵試驗臺，利用本發明可以判斷電磁閥的特性，測出電 磁閥開啟與關閉延遲的運動情況，分析電磁閥是否存在卡死或斷路故 障，提高供油泵電磁閥性能的一致性，從而大大提高共軌噴射系統的 性能和可靠性。本發明所述的電磁閥檢測裝置製造成本低，使用方便， 同時電路具有自診斷功能，易於在批量生產中實施。


圖1是本發明所述供油泵電磁閥診斷檢測裝置的原理性系統框
圖2是電磁閥檢測裝置中電控單元的硬體結構連接框圖3是電磁閥檢測裝置的供油泵電磁閥驅動及診斷電路；
圖4是上述檢測裝置的電流檢測電路；
圖5是供油泵電磁閥驅動信號及電流波形；
圖6是圖2所示電控單元CAN通訊接口電路；
圖7是供油泵電磁閥的診斷測試流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖詳細說明本發明所述供油泵電磁閥診斷檢測方法 及裝置的工作原理、具體結構及優選的實施例。
圖1是本發明所述供油泵電磁閥診斷檢測裝置實施例的原理性 系統框圖，其中包括PC機、電控單元、+24V電源和被檢測電磁閥，
一次可同時檢測6個電磁閥，電控單元和PC機之間利用CAN通訊 進行測量數據交換和分析。
圖2是電磁閥檢測裝置中電控單元的硬體結構連接框圖，主要包 括單片機，本實施例選用的型號是Infineon公司的C167-CR，外部 擴展RAM和Flash,電源處理電路完成從+24V至!]+5V和+12V電源 的轉換。電磁閥驅動電路完成電磁閥驅動，診斷電路判斷電磁閥驅動 電路自身是否存在故障。採樣電路完成電磁閥驅動時迴路電流採樣。 CAN通訊接口實現電控單元與PC機之間信息交換。
圖3所示是本發明所述電磁閥檢測裝置的供油泵電磁閥驅動及 診斷電路的一個具體實施例。上述電路具有自診斷功能，它利用電磁 閥驅動前、後NPN三極體(Q2)集電極輸出信號的電平狀態來判斷 電路自身是否存在故障。供油泵電磁閥負載在+24V電源和MOS管 之間，當MOS管導通後實現電磁閥驅動。Ctrl叩ut作為電磁閥驅動 信號，當該信號為低電平時實現MOS管驅動。當MOS接通時R4 採樣電阻實現從電流到電壓的轉換。當電磁閥驅動結束時，由二極體 D1吸收反向電動勢，並通過二極體D1向電源(+24V)充電，回收 電能。Diagnosis信號實現驅動電路的自診斷，即當驅動信號Ctrlnput 有效時(低電平)，Diagnosis信號為高電平，而當驅動信號Ctrlnput 無效時(高電平)，Diagnosis信號為低電平，因此，根據Ctrlnput 和Diagnosis電平的狀態就能判斷電磁閥驅動電路是否存在故障。
圖4是本發明所述電磁閥診斷檢測裝置的電流檢測電路。圖中從 電磁閥驅動迴路電阻R4上採樣的電壓Sample輸入到放大器正端， 由電阻R12和R7組成放大電路，即把電磁閥電流迴路中的電壓信號 放大，放大後信號輸入到單片機A/D (模/數字)信號輸入端，實時 測量迴路電流波形。
圖5是本發明的驅動信號及電流波形，圖中橫坐標為時間t，縱 坐標為電流強度I。圖中從O點到D點的時間為電磁閥驅動脈寬T， 本發明通過A/D實時採樣，並把實時採樣的數據在PC機上曲線擬合， 得到電磁閥的驅動電流波形曲線，並確定擬合曲線的關鍵點B、 C、D、 E、 F。其中B點為電磁閥開始動作點，由於電磁閥閥芯在電磁力
作用下被吸起，因此電磁閥線圈的電感發生變化，即當電磁闊在電磁 力的作用下被吸起後，電磁閥線圈的電感逐步增大，因而電磁閥線圈 內的電流逐步減小。當達到電磁閥閥芯被完全吸起時的拐點c後，
電磁閥的線圈電感不再發生變化。隨後由於MOS管仍然接通，因此， 電磁閥的電流繼續增大到最大值點，D點。在檢測過程中首先通過試 驗設定B點電流的上、下限值《、/二和D點電流的上、下限值《、 "■。在規定驅動脈寬T的條件下，通過分析上述電流波形曲線中關 鍵點B、 D的電流值，並與經試驗預先設定的上、下限值對比，然後 根據關鍵點B、 D的電流值是否在規定的範圍內，判斷電磁閥有無性 能異常，發生異常時實時顯示檢測結果。
同時在此過程測得從O點到C點的時間，即電磁閥開啟時間^ ， 該參數對控制軟體的開發具有非常重要的意義。當驅動結束後，即圖 中D點之後，由於電磁閥電感的儲能作用，電感中的電流逐步衰減。 當到達E點後，由於電磁閥此時的電磁力不足以克服回位彈簧力，因 此，E點電磁閥閥芯開始回位落座，電磁線圈的電感變小。此時電流 波形會出現一個短暫的上升過程，當到達電磁閥閥芯完全落座的拐點 F後，電磁閥線圈的電感量又恢復到初始狀態。在這個過程中測得D 點到F點的時間為^，即電磁閥驅動關閉延遲時間。因此，通過分析 上述電流波形曲線中出現的特徵拐點C、 F可以得到電磁閥開啟時間 ^及關閉延遲時間f2兩個關鍵參數。
通過分析上述電流波形曲線，若驅動時電流為零，即沒有電流波 形，則表明電磁閥出現了斷路故障；若有電流波形但沒有出現特徵拐 點C、 F，則表明電磁閥電感在驅動過程中沒有變化，即電磁閥的閥 芯出現了卡死故障。
此夕卜，圖5中Ctrlnput和Diagnosis分別代表驅動和診斷信號邏 輯關係，據此可判斷驅動電路自身是否存在故障。
圖6是圖2所示電控單元的CAN通訊接口電路，實現從電控單 元ECU到PC機之間的CAN通訊物理連接轉換。本實施例所選用的 晶片為82C250,圖中R17和R18為CAN通訊的阻抗匹配電阻。
圖7是供油泵電磁閥的診斷測試流程圖，圖7中步驟S10完成 電控單元初始化，即初始化控制寄存器、CAN通訊等，為接收PC 機命令參數做好準備。步驟S20電控單元等待PC機是否有控制命令 通訊數據，若沒有控制命令則繼續等待，若有則根據控制命令進行相應處理。這些控制命令參數主要包括控制驅動脈寬、虛擬的發動機轉 速等。步驟S30根據PC機的通訊命令，按照規定的驅動脈寬和順序
發出電磁閥驅動信號Ctrlnput，實現電磁閥驅動。步驟S40讀取診斷 信號Diagnosis,該信號用來判斷電磁閥驅動電路自身是否存在電路 故障，並進行硬體系統自身診斷。步驟S50表示驅動結束，即圖5 的D點之後。驅動結束之後讀取診斷信號Diagnosis,這樣根據電磁 閥驅動前後診斷信號是否有電平翻轉來判斷電磁閥驅動電路是否存 在異常。步驟S60發送CAN通訊數據，這些數據主要有各路電磁閥 迴路電流(實際為電壓)採樣值，驅動過程是否發現驅動電路故障等， 這些數據發送給PC機，PC機根據接收到的數據進行數據擬合及處 理，並據此判斷該電磁閥性能是否滿足要求，最後把處理結果實時顯不。
本發明所述方法的工作過程如下當電控單元接通電源開關後， 系統上電復位進行初始化，電控單元等待PC機發送通訊命令。啟動 計算機監控程序後，從鍵盤輸入預先設定的控制參數，即驅動脈寬T， 電磁閥B點與D點電流控制值《、《w 、《、/: 及虛擬的發動機 轉速，然後通過CAN發送信息給電控單元。電控單元接收到命令後 實現電磁閥驅動，六個電磁閥按照從1到6的順序驅動，並進行驅動 電路診斷，記錄驅動過程迴路電流，當六路驅動全部結束後把測量數 據通過CAN通訊發送給PC機監控程序，監控程序根據驅動過程中 的測量數據判斷被測量電磁閥性能，並作出是否合格的判斷，同時測 量分析出電磁閥的兩個重要控制參數，即開啟延遲時間^和關閉延遲 時間q。
以上所述的具體實施方式
，包括所列舉的流程框圖，在本發明內 容和權利要求所覆蓋的範圍內可以有多種變型和改變，因此，所述的 實施例並不構成對本發明權利要求保護範圍的限制。
權利要求
1.一種電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法及裝置，檢測前先通過監控程序輸入經試驗預先設定的控制參數，包括控制驅動脈寬，電磁閥驅動電流波形曲線關鍵點電流的上、下限值，電控單元接收命令後驅動電磁閥，其特徵是(1)實時檢測電磁閥驅動時的電流波形並進行曲線擬合，分析擬合曲線特徵點數值，判斷電磁閥的特性；(2)通過上述電流波形的檢測和曲線擬合，測出電磁閥開啟與關閉延遲的運動情況；(3)通過上述電流波形的檢測和曲線擬合，分析電磁閥是否存在卡死或斷路故障。
2. 根據權利要求1所述的電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法， 其特徵在於通過分析上述電流波形曲線中關鍵點，即電磁閥開始動作點B和電磁閥電流最大值點D的電流值，並與經試驗預先設定的 上、下限值對比，然後根據關鍵點B、 D的電流值是否在規定的範圍 內，判斷電磁閥有無性能異常，發生異常時實時顯示診斷結果。
3. 根據權利要求1所述的電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法，其特徵在於通過分析上述電流波形曲線中出現的特徵拐點，即為電磁閥閥芯被完全吸起時的拐點C和電磁閥閥芯完全落座時的拐點F，可得到電磁閥驅動開啟時間々及關閉延遲時間G兩個關鍵參數。
4. 根據權利要求1所述的電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測方法，其特徵在於通過分析上述電流波形曲線，若驅動時電流為零，則表明電磁閥出現了斷路故障，若有電流但沒有出現特徵拐點C、 F，則表明電磁閥電感在驅動過程中沒有變化，即電磁閥的閥芯出現了卡死 故障。
5. 根據權利要求1所述的電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測裝置，其特徵在於裝置中具有電磁閥驅動及診斷電路，上述電路具有自診斷功能，它利用電磁閥驅動前、後NPN三極體集電極輸出信號的電平狀態來判斷驅動電路自身是否存在故障。
6. 根據權利要求1所述的電控共軌供油泵用電磁閥診斷檢測裝置，其特徵在於在電磁閥驅動及診斷電路中，電磁閥利用MOS管的開關實現驅動，並設計有吸收二極體，吸收電磁閥驅動結束時電感的反 向電動勢，通過二極體向電源充電，回收電能。
全文摘要
本發明涉及電控共軌供油泵用電磁閥的診斷檢測方法及裝置，其特徵是通過監控程序輸入經試驗預先設定的控制參數，再實時檢測電磁閥驅動時的電流波形並進行曲線擬合，據此判斷電磁閥的特性，並測出電磁閥開啟與關閉延遲的運動情況，分析電磁閥是否存在卡死或斷路故障。使用這種電磁閥診斷檢測裝置時不需要噴油泵試驗臺，使用後可提高供油泵電磁閥性能的一致性，從而大大提高共軌噴油系統的性能和可靠性。本發明所述的電磁閥檢測裝置製造成本低，使用方便，還具有自診斷功能，易於在批量生產中實施。
文檔編號F02M65/00GK101294534SQ200710101549
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者宋國民, 張愛雲, 胡林峰, 謝宏斌, 陸召振, 巍 高 申請人:無錫油泵油嘴研究所